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LED導熱塑料的解決方案

2020-04-12 10:25:57

? ? ? ?當今LED照明燈具的最大技術難題就是散熱問題,散熱不暢導致LED驅動電源、電解電容器都成了LED照明燈具進一步發展的短板和LED光源早衰的緣由。在使用LVLED光源的燈具方案中,由于LED光源工作處在低電壓(VF=3.2V)、大電流(IF=300-700mA)的工作狀態,發熱很厲害,傳統燈具的空間狹小,小面積的散熱器很難很快導出熱量。因此,尋找簡單易用、導熱性能好,而低成本的散熱材料始終都在努力中。

  LED光源通電后,大約30%電能轉化為光能,其余的轉化成熱能,因此要將這么多的熱能盡快導出是LED燈具結構設計的關鍵技術。熱能需要通過熱傳導、熱對流、熱輻射才能散發,只有盡快導出熱量才能有效降低LED燈具內的腔體溫度,才能保護電源不在持久的高溫環境下工作,避免LED光源因長期高溫工作而發生早衰。

  最近,L ED封裝技術有了革命性的改變,將LVLED封裝成HVLED,在原來一個燈珠的單位里進行多芯封裝的技術日趨成熟,使之封裝2顆、3顆、4顆、6顆、8顆LED管芯。多芯封裝的LED燈珠的VF電壓可達到9.6V--19.2V--25.6V,IF可以用20-60mA驅動。高電壓、小電流的光源板的熱量比同功率的低電壓、大電流的光源板要小很多,因此有機會選用塑包鋁散熱器和高導塑料散熱器。

  鋁合金散熱器

  大多數的L E D 照明光源仍然使用低電壓( V F = 3 . 2 V ) 、大電流(IF=200-700mA)的LED燈珠,由于工作時熱量高,必須使用導熱系數較高的鋁合金。通常有壓鑄鋁散熱器、擠壓鋁散熱器、沖壓鋁散熱器。

  壓鑄鋁散熱器是一種壓力鑄造零件的技術,將液態鋅銅鋁合金澆注入壓鑄機的入料口,經壓鑄機壓鑄,鑄造出事先設計模具限定的形狀散熱器。壓鑄鋁散熱器如圖1所示,生產成本可控,散熱翼無法做薄,很難使散熱面積最大化。LED燈具散熱器常用壓鑄材料為ADC10和ADC12。

  擠壓鋁散熱器是將液態鋁通過固定的模具擠壓成型,然后將棒材通過機加工切割成需要的形狀的散熱器,后期加工成本較高。擠壓鋁散熱器如圖2所示。散熱翼可以做得很多很薄,散熱面積得到最大的擴展,散熱翼工作時自動形成空氣對流擴散熱量,散熱效果較好。常用材料是AL6061和AL6063。

  沖壓鋁散熱器是通過沖床和模具對鋼鐵、鋁合金的板材沖壓、拉升,使之成為杯筒型的散熱器,沖壓成型的散熱器內外周邊平滑,因無翼而散熱面積有限;因無翼很難生成熱對流。常用鋁合金材料是5052、6061、6063。沖壓件質量很小,材料利用率高,是一種低成本方案。沖壓鋁散熱器如圖3所示。

  鋁合金散熱器的導熱是比較理想的,比較適用于隔離的開關恒流電源。對于非隔離開關恒流電源來說,需要通過燈具的結構設計做好交流和直流、高壓和低壓電源的隔離,才能通過CE或UL認證。

  塑料包鋁散熱器

? ? ? ?塑包鋁散熱器是一種導熱塑料外殼鋁芯的散熱器。導熱塑料與鋁散熱芯在注塑機上一次成型,鋁散熱芯做埋件,需要預先進行機械加工。LED燈珠的熱量通過鋁散熱芯快速傳導給導熱塑料,導熱塑料利用它的多翼形成空氣對流散熱,利用它的表面輻射部分熱量。


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